ArcGIS Engine實現圖層間空間選擇的優化策略

如果您是ArcGIS Engine開發人員，也許會有這樣的困惑：爲什麼對兩個要素圖層進行空間選擇，ArcMap中瞬間就出結果了，而Engine中則慢很多倍，尤其是當數據量大時，該速率甚至無法忍受。圖層間如何實現高效的空間選擇呢？相信閱讀完下面的文章，答案會迎刃而解。

下面就帶着問題來開始今天的討論吧。

問題：

假如有一個居民點數據和一個建築物數據，想要知道哪些居民點被建築物所覆蓋，如何實現？

答案：

ArcMap中如何實現？

ArcMap中實現此功能很簡單，即使用菜單條上的Select By Location或者Select Layer By Location工具，數據（點要素類中含有600個點，面要素類中含有750個面）和結果如下圖所示。

用時：0.06秒

ArcGIS Engine中如何實現呢？

ArcGIS Engine中（相信很多用戶是不太喜歡直接調用GP工具的）如何實現該功能呢？一般情況下會考慮使用ISpatialFilter結合遍歷面要素來實現：

ISpatialFilter可以進行空間查詢和屬性查詢。其Geometry屬性傳入要查詢的幾何，僅可使用high-level geometry（如polygon、polyline、points、multipoints）、envelope和geometry bags，這裏使用面要素的geometry；其GeometryField屬性用於指定過濾所使用的幾何字段，這裏使用點要素類的幾何字段pointFeatureClass.ShapeFieldName；其SpatialRel屬性用於指定空間關係，公式爲[query_geometry] [spatial_relationship] [feature]，這裏的query_geometry爲面，feature爲點要素，空間關係就應該是包含，所以應該使用esriSpatialRelContains（注意與ArcMap中有所區別，ArcMap中需設置空間關係爲CompletelyWithin）。SubFields可以指定查詢後返回的屬性字段，以逗號分隔。如果不設置的話會默認爲“*”，即返回所有字段。如果需要獲取要素屬性值得話，最好設置該字段，可以提高性能。當然如果不獲取屬性的話，那這個字段可設可不設，比如選擇要素。此外，如果還想同時進行屬性查詢，直接設置WhereClause語句即可。主要代碼：

 

            //從MapControl中獲取的點圖層
            IFeatureLayer pointFeatureLayer = axMapControl1.get_Layer(0) as IFeatureLayer;
            IFeatureSelection pointFeatureSelection = pointFeatureLayer as IFeatureSelection;
            //從MapControl中獲取的面圖層
            IFeatureLayer polygonFeatureLayer = axMapControl1.get_Layer(1) as IFeatureLayer;
            //循環遍歷面要素類內部的面，逐一進行查詢
            IQueryFilter queryFilter = new QueryFilterClass();
            //Search如果返回屬性值的話設置SubFields會提高效率
            queryFilter.SubFields = "Shape";
            IFeatureCursor cursor = polygonFeatureLayer.Search(queryFilter, true);
            IFeature polygonFeature = null;
            while ((polygonFeature = cursor.NextFeature()) != null)
            {
                IGeometry queryGeometry = polygonFeature.Shape;
                //構建空間查詢
                ISpatialFilter spatialFilter = new SpatialFilterClass();
                spatialFilter.Geometry = queryGeometry;
                spatialFilter.GeometryField = pointFeatureLayer.FeatureClass.ShapeFieldName;
                spatialFilter.SpatialRel = esriSpatialRelEnum.esriSpatialRelContains;               
                pointFeatureSelection.SelectFeatures(spatialFilter as IQueryFilter, esriSelectionResultEnum.esriSelectionResultAdd, false);              
            }     
            //釋放遊標          
            System.Runtime.InteropServices.Marshal.FinalReleaseComObject(cursor);

 

用時：1.45秒

怎麼和ArcMap中效率差這麼多啊，別急，下面就來看優化方法。

優化1：創建空間緩存

使用ISpatialCacheManager接口對要素類創建空間緩存，然後使用上面的方法遍歷選擇。如果對同一個範圍進行多次空間查詢的話，先構建空間緩存會提升效率，因爲其降低了數據庫的訪問次數，比如下面場景，當然也很適用於我們的問題。

使用方法就是打開進行查詢的要素類，爲該範圍創建空間緩存，執行查詢，最後釋放緩存。主要代碼：

 

            //填充Spatial Cache
            ISpatialCacheManager spatialCacheManager = (ISpatialCacheManager)(pointFeatureLayer as IDataset).Workspace;
            IEnvelope cacheExtent = (pointFeatureLayer as IGeoDataset).Extent;
            //檢測是否存在緩存
            if (!spatialCacheManager.CacheIsFull)
            {
                //不過不存在，則創建緩存
                spatialCacheManager.FillCache(cacheExtent);
            }

            //執行空間查詢操作，與上文一樣
            ...            
            //清空空間緩存
            spatialCacheManager.EmptyCache(); 

 

用時：0.45秒

可見，創建空間緩存後效率有所提升，但與ArcMap中調用GP相比，效率還差了幾乎一個數量級。怎麼辦？

優化2：使用IGeometryBag接口

細心的你也許會發現上述方法之所以慢，是因爲執行了多次SelectFeatures方法，如果只執行一次，肯定會快很多。而我們開始介紹ISpatialFilter的Geometry屬性時提到過，Geometry可以傳入GeometryBag，那麼GeometryBag是什麼呢？GeometryBag是Geometry的集合，可以往裏添加N個Geometry，好吧，既然GeometryBag是個集合，那我們就可以把遍歷的面都添加進去，這樣就可以只執行一次SelectFeatures，很顯然可以提高效率。不過使用GeometryBag時有一點需要注意：必須爲其設置空間參考，因爲添加Geometry（即使原本有空間參考）到GeometryBag中時會丟失空間參考。此外，如果爲該GeometryBag創建空間索引會提高效率。主要代碼：

 

            //構建GeometryBag
            IGeometryBag geometryBag = new GeometryBagClass();
            IGeometryCollection geometryCollection = (IGeometryCollection)geometryBag;
            IGeoDataset geoDataset = (IGeoDataset)polygonFeatureLayer;
            ISpatialReference spatialReference = geoDataset.SpatialReference;
            //一定要給GeometryBag賦空間參考
            geometryBag.SpatialReference = spatialReference;            
            IQueryFilter queryFilter = new QueryFilterClass();
            //Search如果返回屬性值的話設置SubFields會提高效率
            queryFilter.SubFields = "Shape";           
            //遍歷面要素類，逐一獲取Geometry並添加到GeometryBag中
            IFeatureCursor cursor = polygonFeatureLayer.Search(queryFilter, true);
            IFeature polygonFeature = null;
            while ((polygonFeature = cursor.NextFeature()) != null)
            {
                geometryCollection.AddGeometry(polygonFeature.ShapeCopy);
            }
            //爲GeometryBag生成空間索引，以提高效率
            ISpatialIndex spatialIndex = (ISpatialIndex)geometryBag;
            spatialIndex.AllowIndexing = true;
            spatialIndex.Invalidate();
            //構建空間查詢
            ISpatialFilter spatialFilter = new SpatialFilterClass();
            spatialFilter.Geometry = geometryBag;
            spatialFilter.GeometryField = pointFeatureLayer.FeatureClass.ShapeFieldName;
            spatialFilter.SpatialRel = esriSpatialRelEnum.esriSpatialRelContains;
            //選擇的話可以不設置SubFields
            pointFeatureSelection.SelectFeatures(spatialFilter as IQueryFilter, esriSelectionResultEnum.esriSelectionResultAdd, false);

 

用時：0.045秒

喜大普奔！該方法居然比ArcMap中直接調用GP還要快？！可是我覺得代碼稍顯複雜，有沒有更簡化而且高效的方法呢？（居然還想要自行車…）

優化3：使用IQueryByLayer接口

IQueryByLayer接口就是用來進行圖層間空間選擇的！！！其FromLayer屬性是指對哪個圖層進行選擇，這裏即爲點圖層；其ByLayer屬性是指查詢幾何所在的圖層，即面圖層；其LayerSelectionMethod就是兩個圖層間的空間關係，這裏是esriLayerSelectCompletelyWithin（細心的同學注意到了吧，空間關係和ArcMap中使用的一模一樣，ArcMap甚有可能就是用的該接口）；此外還有一個UseSelectedFeatures屬性很重要，我開始沒有設置，結果導致程序一直報下面的錯誤：

該屬性是說ByLayer中是否進行了選擇，如果面圖層中沒有選中要素的話，一定要設置爲該屬性爲false，如果設爲true或者不設置都會報這個錯。但是，如果面圖層中進行了選中，想用選中的面進行空間查詢，就要將其設爲true了，如果設爲false是按整個面要素類進行查詢的，如果不設置是按選中的面進行查詢的，所以我認爲該屬性的默認值爲true，但AO幫助中並沒有說明。主要代碼：

 

            //從MapControl中獲取的點圖層
            IFeatureLayer pointFeatureLayer = axMapControl1.get_Layer(0) as IFeatureLayer;
            IFeatureSelection pointFeatureSelection = pointFeatureLayer as IFeatureSelection;
            //從MapControl中獲取的面圖層
            IFeatureLayer polygonFeatureLayer = axMapControl1.get_Layer(1) as IFeatureLayer;
            //構建QueryByLayer
            IQueryByLayer queryByLayer = new QueryByLayerClass();
            queryByLayer.FromLayer = pointFeatureLayer;
            queryByLayer.ByLayer = polygonFeatureLayer;
            queryByLayer.LayerSelectionMethod = esriLayerSelectionMethod.esriLayerSelectCompletelyWithin;
            //該參數需要設置
            queryByLayer.UseSelectedFeatures = false;
            ISelectionSet selectionSet = queryByLayer.Select();
            pointFeatureSelection.SelectionSet = selectionSet;
            axMapControl1.Refresh();

 

用時：0.038秒

這種方法的代碼比上面那種簡單的多，而且用時也更少，這就是我認爲既簡單又高效的方法。由上可見，ArcGIS Engine中進行圖層間的空間選擇，方法使用正確了，確實會與ArcMap效率相當，甚至還要更快哦！

總結一下：

本文僅以圖層間的空間選擇爲例進行了優化，其實在進行空間查詢時也可以採用文中的思想，比如：

1， 對同一區域進行多次查詢時可以使用ISpatialCacheManager創建空間緩存； 
2， 要使用多個geometry進行空間查詢時，使用GeometryBag會提高效率； 
3， 圖層間的查詢也是可以轉化爲空間選擇的，使用IQueryByLayer接口獲取ISelectionSet，進而獲取到所有的要素； 
4， 多次使用IRelationalOperator或者ITopologicalOperator接口進行空間關係的判斷時也可以使用GeometryBag，但具體需要看所使用的方法是否支持GeometryBag。

 

原文地址：http://blog.csdn.net/xinying180/article/details/60580881